JP4463517B2 - Method and apparatus for shading correction - Google Patents
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Description
本発明は医療画像形成（medical imaging）に関する。本発明は特に医療画像形成で使用される画像検出器（image detectors）の不均一な感度（non-uniform sensitivity）に対する医療画像の修正（correction）に関する。 The present invention relates to medical imaging. The present invention is particularly concerned with the correction of medical images to the non-uniform sensitivity of image detectors used in medical imaging.
デジタル画像形成の分野では、医療画像のデジタル表現（digital presentation）を示す広範な種類の画像取得技術（image acquisition technique）が開発されて来た。 In the field of digital imaging, a wide variety of image acquisition techniques have been developed that represent digital presentations of medical images.
この様な技術の中に、コンピュータトモグラフイー（computorised tomography）、核磁気共鳴、超音波、シーシーデーセンサー（CCD sensor）又はビデオカメラによる放射の検出（detection of radiation）、放射写真フイルム走査（radiographic film scanning）、放射感応検出器素子（radiation sensitive detector elements）他を用いた直接放射写真技術（direct radiography techniques ）がある。 Among such techniques are computed tomography, nuclear magnetic resonance, ultrasound, detection of radiation with a CCD sensor or video camera, radiographic film scanning. scanning, direct radiography techniques using radiation sensitive detector elements and others.
なおもう１つの技術では、放射画像（radiation image）、例えば、（患者身体の様な）被露光対象（exposed object）のＸ線画像が、光励起りん光スクリーン（photostimulable phosphore screen）内に記憶される。この様な光励起りん光スクリーンは光励起ルミネセント材料（photostimulable luminescent material）とバインダー（binder）の層を含む。該光励起ルミネセント材料は例えばユーロピウム放射化バリウムフロロハライドりん（europium-activated barium fluoro-halide phosphor）又はセシウムりん（Cs-phosphor）である。 In yet another technique, a radiation image, eg, an x-ray image of an exposed object (such as a patient's body) is stored in a photostimulable phosphore screen. . Such a light-excited phosphorescent screen includes a layer of a photostimulable luminescent material and a binder. The photoexcited luminescent material is, for example, europium-activated barium fluoro-halide phosphor or Cs-phosphor.
該りん光（phosphor）はＸ線により励起状態（excited state）までエネルギーを与えられ、次いで第１波長範囲内の光により励起され得て、第２波長範囲内の光の放射により基準状態（ground state）まで戻る。 The phosphor can be energized to the excited state by X-rays and then excited by light in the first wavelength range, and can be excited by the emission of light in the second wavelength range. state).
被露光スクリーン内に記憶された該画像を読むために、該スクリーンは励起用光（stimulating light）で２次元的に走査される。 In order to read the image stored in the screen to be exposed, the screen is scanned two-dimensionally with stimulating light.
励起時放射された光は、被検出光をデジタル画像表現に変換する光−電気変換器（opto-electric transducer）｛又は変換器配列（transducer array）｝へ導かれる。 The light emitted during excitation is directed to an opto-electric transducer {or transducer array} that converts the detected light into a digital image representation.
被露光スクリーンのダブルサイデッド読み出し（double sided read out of exposed screen）により向上した画像品質を提供するシステムが存在する。 There are systems that provide improved image quality through double sided read out of the exposed screen.
特に、診断を行うために患者身体の放射画像が医者により使用される医療画像の分野では、該診断に影響するかも知れない全ての画像形成欠陥（all imaging defects）が検出され、修正されることが極度に重要である。 In particular, in the field of medical imaging, where a patient body radiation image is used by a doctor to make a diagnosis, all imaging defects that may affect the diagnosis are detected and corrected. Is extremely important.
当該技術の状況では検出器の不均一性（non-uniformity）について、光励起りん光スクリーンの放射画像読み出し（radiation image read out）を修正（correct）する方法は公知である。この方法に依れば、診断画像の露光及び読み出しの前に、該検出器の平面場露光が行われる。該平面場露光に対応する画像が読み出され、記憶される。 It is known in the state of the art to correct the radiation image read out of a light-excited phosphorescent screen for detector non-uniformity. According to this method, a planar field exposure of the detector is performed prior to exposure and readout of the diagnostic image. An image corresponding to the planar field exposure is read and stored.
診断画像が読み出される時、この画像も又記憶される。次に、修正を行うために、両画像がメモリーに対し検索され、該診断画像の画素の各は、該平面場露光に対応する画像の対応する｛見当マークの合った（in register）｝画素値により修正される。 When a diagnostic image is read, this image is also stored. Next, both images are retrieved into memory for correction, and each of the pixels of the diagnostic image is the corresponding {in register} pixel of the image corresponding to the planar field exposure. Corrected by value.
ダブルサイデッド読み出しの場合、この手順は検出器の各側の読み出された信号に適用される。該検出器の１つの側の読み出された’部分的画像表現’の各が該検出器の関係する側の平面場露光により得られた画像を表す修正信号で修正される。 In the case of double-sided readout, this procedure is applied to the readout signal on each side of the detector. Each of the read 'partial image representations' on one side of the detector is modified with a correction signal representing the image obtained by planar field exposure on the relevant side of the detector.
該場合の何れでもこの修正はメモリーから検索される必要がある少なくとも２つの画像の画素ずつの修正（pixel-by-pixel correction）から成る（側毎の２つの画像の画素に及ぶ割り算又は掛け算）ので、該作業は時間が掛かり、該システムのスループット（throughput）に負に影響する。 In either case, this correction consists of pixel-by-pixel correction (division or multiplication over two image pixels per side) that needs to be retrieved from memory. As such, the operation is time consuming and negatively impacts the throughput of the system.
２つの側の読みのため、このスループット低下は２倍にも重要になる。 This throughput reduction is twice as important due to the two side readings.
その従来技術の欠点を克服することが本発明の１側面である。 It is an aspect of the present invention to overcome the disadvantages of the prior art.
今まで下記関連文献が公知である。
本発明の目的は対象の放射画像の信号表現を修正する方法により達成されるが、該方法は、
−メモリーデバイス内に修正値のマトリックス（matrix of correction values）を記憶する過程を具備しており、前記修正値は平面場露光（flat field exposure）に供された放射検出器で記憶された画像の読み出しにより得られ、該方法は又
−前記放射検出器を対象の放射画像（radiation image of object）に露光（exposing）する過程と、
−前記対象の前記放射画像の各画素用に、該画素値のデジタル信号表現を発生する過程とを具備しており、
−前記デジタル画素値の発生に直ちに続いて、該画素値は処理ユニット（processing unit）に印加され、
−同時に前記画素に関する修正値（correction value）が前記メモリーから読まれ、前記処理ユニットに印加され、
−前記画素値は前記修正値により該処理ユニット内で修正される。
The object of the invention is achieved by a method for modifying the signal representation of a radiation image of a subject,
-Storing a matrix of correction values in a memory device, said correction values being stored in a radiation detector subjected to a flat field exposure; Obtained by readout, the method also comprising: exposing the radiation detector to a radiation image of an object;
Generating a digital signal representation of the pixel value for each pixel of the radiation image of the object;
Immediately following the generation of the digital pixel value, the pixel value is applied to a processing unit;
Simultaneously a correction value for the pixel is read from the memory and applied to the processing unit;
The pixel value is modified in the processing unit by the modified value;
修正は各画素値を対応する修正値で割り算することにより行われ得る。代わりに、各画素は該対応する修正値の逆数により掛け算されることが出来て、該逆数はそれを該メモリーデバイス内に記憶する前に予め計算されることが出来る。 The correction can be done by dividing each pixel value by the corresponding correction value. Instead, each pixel can be multiplied by the reciprocal of the corresponding correction value, and the reciprocal can be pre-calculated before storing it in the memory device.
好ましい実施例では、該平面場露光に対応する該画像は高周波を除去するためにデジタルフイルターによるフイルター作用が行われる（filtered）。この実施例は、該平面場画像に存在するノイズが減じられ、その結果ＳＮ比が該修正により悪く影響されない点で有利である。 In a preferred embodiment, the image corresponding to the planar field exposure is filtered with a digital filter to remove high frequencies. This embodiment is advantageous in that the noise present in the planar field image is reduced so that the signal-to-noise ratio is not adversely affected by the correction.
特定の実施例では、該修正値を記憶するため要するメモリー容量（memory capacity）が、全ての画素では必ずしも該平面場画像の画素値を決定しないことにより、減じられる。例えば、１０行毎、２０行毎、３０行他毎に１つ、そして１０列毎、２０列毎、３０列毎に１つ、で画素値が記憶される。電子信号処理モジュール（electronic signal processing module）は次いで、欠けた画素値（missing pixel values）を充たすために、決定値（determined values）との同一の値を多数発生するのである。 In certain embodiments, the memory capacity required to store the correction value is reduced by not necessarily determining the pixel value of the planar field image for every pixel. For example, pixel values are stored every 10 rows, 20 rows, 30 rows, etc., and every 10 columns, 20 columns, and 30 columns. The electronic signal processing module then generates a number of values that are identical to the determined values in order to fill the missing pixel values.
該フレーズ’前記対象の前記放射画像の各画素用に該画素値のデジタル信号表現を発生する’は、検出器がダブルサイデッド読み出し（double-sided read out）に供される状況を含むと解釈されるべきである。 The phrase 'generate a digital signal representation of the pixel value for each pixel of the radiation image of the object' is interpreted as including a situation where the detector is subjected to a double-sided read out. It should be.
この場合、各側から得られた画素のデジタル信号表現は、平面場露光に供された該放射検出器の関係する側で記憶された画像の読み出しにより得られる修正値により修正されることが出来る。 In this case, the digital signal representation of the pixels obtained from each side can be modified by a correction value obtained by reading the image stored on the relevant side of the radiation detector subjected to plane field exposure. .
本発明のもう１つの側面は対象の放射画像を発生する装置に関するが、該装置は、
−放射検出器により前記対象の放射画像を検出するためのそして前記放射画像の画素値の電気信号表現（electric signal representation）を発生するための画像取得手段（image acquisition means）と、
−平面場露光に供された放射検出器で記憶された放射画像の読み出しにより得られた修正値のマトリックスを記憶するためのメモリー手段（memory means）と、
−第１及び第２入力（a first and a second input）を有するハードウエア信号処理ユニット（hard ware signal processing unit）とを具備しており、
−前記第１入力は、前記電気信号表現発生に直ちに続いて対象の前記放射画像の個別画素値の電気信号表現を連続して受信するために前記画像取得手段に接続されており、そして
−前記第２入力は、前記メモリーデバイスから検索された対応する修正値を同時に受信するために前記メモリーデバイスに接続されており、
−前記ハードウエア信号処理ユニットは前記第１入力で受信した画素値を前記第２入力で同時に受信した対応する修正値により修正するためである。
Another aspect of the invention relates to an apparatus for generating a radiation image of an object, the apparatus comprising:
Image acquisition means for detecting a radiation image of the object by a radiation detector and for generating an electric signal representation of pixel values of the radiation image;
A memory means for storing a matrix of correction values obtained by reading out a radiation image stored in a radiation detector subjected to a planar field exposure;
-A hardware signal processing unit having a first and a second input;
The first input is connected to the image acquisition means for continuously receiving an electrical signal representation of individual pixel values of the radiation image of interest immediately following the generation of the electrical signal representation; and A second input is connected to the memory device for simultaneously receiving corresponding correction values retrieved from the memory device;
The hardware signal processing unit corrects the pixel value received at the first input with the corresponding correction value received simultaneously at the second input;
該検出器の画素ずつの読み出しは該画像の該画素ずつの修正と同時に行われるので、該修正用に追加の時間を要せず、かくして該システムのスループット（throughput）は影響されない。 Since the pixel-by-pixel readout of the detector is performed simultaneously with the pixel-by-pixel correction of the image, no additional time is required for the correction and thus the throughput of the system is not affected.
特定の実施例では、該修正値のマトリックスに低域フイルター作用を行う（low pass filtering）フイルター（filter）が備えられることが可能である。 In a particular embodiment, a filter may be provided for low pass filtering the correction value matrix.
全ての画素では必ずしも該平面場画像の該画素値を決定しないことにより該メモリーの所要記憶容量を減じることも又可能である。例えば、１０行毎、２０行毎、３０行、他毎に１つそして１０列、２０列、３０列毎に１つで該画素値が記憶される。次いで電子信号処理モジュールはその欠けた画素値を充たすように、決定された値と同一の値を多数発生するよう配備される。 It is also possible to reduce the required storage capacity of the memory by not necessarily determining the pixel value of the planar field image for every pixel. For example, the pixel values are stored every 10 rows, 20 rows, 30 rows, one for every other row, and one for every 10, 20, or 30 columns. The electronic signal processing module is then deployed to generate a number of values identical to the determined value so as to fill the missing pixel value.
検出器、例えば、光励起りん光スクリーン、のジュアルサイデッド読み（dual-sided reading）の場合、該検出器の両サイドから読み出された画像を修正するために別々のハードウエア処理ユニット（separate hardware processing units）が提供され得る。 In the case of dual-sided reading of a detector, eg, a light-excited phosphor screen, separate hardware processing units (separate hardware processing units) are used to modify the images read from both sides of the detector. processing units) may be provided.
図１は従来技術の状況を略図式に示す。 FIG. 1 schematically illustrates the state of the prior art.
読み出しデバイス１はＡ−Ｄ変換器３に接続された出力ターミナル２を有する。該Ａ−Ｄ変換器の出力はコンピュータ４の入力に接続される。
The readout device 1 has an
コンピュータ４はメモリー５を有しそこには平面場露光に曝された時の該検出器の画像読み出しのデジタル信号表現が予め記憶されてある。該平面場画像の該デジタル表現は修正値のマトリックスを表す。
The computer 4 has a
電子回路６は該デバイスの動作を制御する。従来技術のデバイスの動作は次の様である。最初に、対象の放射画像が読み出しデバイス１内で検出され、電気信号表現が発生される。例えば、該放射画像は、光励起りん光スクリーンから読み出されるが、それは励起用放射で該スクリーンを走査し、励起時放射（emitted upon stimulation）される画像式に変調された光を検出し、該画像式に変調された光をアナログ信号表現に変換することに依る。次いでこの信号はＡ−Ｄ変換器３内でデジタル化され、コンピュータ４に印加される。
The electronic circuit 6 controls the operation of the device. The operation of the prior art device is as follows. Initially, a radiation image of interest is detected in the readout device 1 and an electrical signal representation is generated. For example, the radiation image is read out from a light-excited phosphor screen, which scans the screen with excitation radiation and detects the light modulated into an image expression that is emitted upon stimulation, and the image By converting the optically modulated light into an analog signal representation. This signal is then digitized in the
コンピュータ４内で、メモリー５内に予め記憶された、平面場露光の信号表現が検索され、該画像の該信号表現は該平面場露光の該信号表現で画素式に修正される。
Within the computer 4, the signal representation of the planar field exposure stored in advance in the
図２は本発明のデバイスの第１の実施例を示す。 FIG. 2 shows a first embodiment of the device of the present invention.
該デバイスは検出器により検出された画像を読むために読み出し装置７を有する。該検出器の出力はＡ−Ｄ変換器８に接続されるが、該変換器の出力は今度はデジタルシグナルプロセサー（digital signal processor）９に接続される。 The device has a readout device 7 for reading the image detected by the detector. The output of the detector is connected to an A-D converter 8, which in turn is connected to a digital signal processor 9.
該シグナルプロセサー９の入力に接続された、メモリーデバイス１０は平面場露光に対応する画像の信号表現でロード（loaded）されている。
A
該デバイスは更に、処理された信号が印加されるコンピュータ１１を含む。 The device further includes a computer 11 to which the processed signal is applied.
電子回路１２は該デバイスの動作を制御するよう配備されている。
The
デジタルシグナルプロセサーデバイス（digital signal processing devices）の例はテキサスインスツルメント（Texas Instruments）製の次のタイプ、ＳＮ５４ＬＳ２６１又はＳＮ７４ＬＳ２６１であり、それらは２ビット×４ビット掛け算器（2 bit by 4bit multipliers）である。計算時間は典型的には２５ｎｓ（最大４５ｎｓ）である。 Examples of digital signal processing devices are the following types from Texas Instruments: SN54LS261 or SN74LS261, which are 2 bit by 4 bit multipliers. is there. The calculation time is typically 25 ns (maximum 45 ns).
他の適当なデバイスはＳＮ５４２８４及びＳＮ５４２８５であり、それらは４ビット×４ビット並列２進掛け算器（4bit by 4bit parallel multipiers）である（最大計算時間：６０ｎｓ）。 Other suitable devices are SN54284 and SN54285, which are 4 bit by 4 bit parallel multipiers (maximum computation time: 60 ns).
該デバイスの動作は次の様である。読み出し装置７は検出器から読み出された各画素用のアナログ出力値を発生しそこには対象の放射画像が記憶されている。各読み出されたアナログ画素値はＡ−Ｄ変換器８でデジタル化され、ハードウエアデジタルシグナルプロセサーコンピュータ９に印加される。 The operation of the device is as follows. The readout device 7 generates an analog output value for each pixel read from the detector, in which the target radiation image is stored. Each read analog pixel value is digitized by the A / D converter 8 and applied to the hardware digital signal processor computer 9.
該検出器上の同じ場所に対応するデジタル修正値がメモリー１０から検索される。
A digital correction value corresponding to the same location on the detector is retrieved from
この検索された値も又デジタルシグナルプロセサー９に印加され、該デジタル画素値は該検索された修正値での掛け算又は割り算により修正される。 This retrieved value is also applied to the digital signal processor 9 and the digital pixel value is modified by multiplying or dividing by the retrieved modified value.
図３は本発明の第２の実施例を示す。 FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention.
該デバイスは同様に検出器により検出された画像を読むために読み出し装置１３を有する。該読み出し装置の出力はアナログ信号処理ユニット（analog signal processing unit）１４に接続される。該装置は更に、平面場露光に対応する画像の信号表現をロードされたメモリーデバイス１５を有する。該メモリーデバイスはＤ−Ａ変換器１６の入力に接続されるが、該変換器の出力は該アナログ信号処理ユニット１４の第２入力ターミナルに接続される。信号処理ユニット１４の出力はＡ−Ｄ変換器１７に接続され、該変換器の出力はコンピュータ１８に接続される。制御エレクトロニクス（Control electronics）１９はスキャナー、該Ａ−Ｄ変換器そして該メモリーデバイスの動作を制御するために配備される。
The device also has a
アナログの掛け算器及び割り算器（analog multipliers and dividers）の例はアナログデバイセス社（the company Analog Devices）により製造される下記デバイス、すなわちＡＤ８３４，ＡＤ８３５、ＡＤ７３４，ＡＤ６３３，ＡＤ５３４、ＭＬＴ０４である。ＡＤＳＰ２１８５，ＡＤＳＰ２１８６，ＡＤＳＰ２１９５そしてＡＤＳＰ２１９６の様なデジタル信号処理チップも又使用され得る。これらのデバイスは１６０ＭＨｚのクロック周波数で動作する。それらは非常に柔軟性がある。 Examples of analog multipliers and dividers are the following devices manufactured by the company Analog Devices: AD834, AD835, AD734, AD633, AD534, MLT04. Digital signal processing chips such as ADSP2185, ADSP2186, ADSP2195 and ADSP2196 can also be used. These devices operate at a clock frequency of 160 MHz. They are very flexible.
該デバイスの動作は下記に様である。 The operation of the device is as follows.
読み出しデバイス（Read out device）１３は検出器から読み出された各画素用アナログ出力値を発生するが、そこには対象の放射画像が記憶されている。
A read out
該アナログ画素値はアナログプロセサー（analog processor）１４の第１入力ターミナルに印加される。
The analog pixel value is applied to a first input terminal of an
各画素値用に、該検出器上の同じ場所に対応するデジタル修正値がメモリー１５から検索され、Ｄ−Ａ変換器１６内で対応するアナログ値に変換される。該変換された値はアナログプロセサー１４の第２入力ターミナルに印加される。
For each pixel value, a digital correction value corresponding to the same location on the detector is retrieved from the
該プロセサー内では、読み出された画素値が、該検出器上の同じ場所の対応するアナログ修正値での掛け算又は割り算により修正される。この動作の結果はＡ−Ｄ変換器１７に供給され、起こり得る更に進んだ処理用にコンピュータ１８に印加されてもよい。
Within the processor, the read pixel values are modified by multiplying or dividing by the corresponding analog correction value at the same location on the detector. The result of this operation may be supplied to
１ 読み出しデバイス
２ 出力ターミナル
３ Ａ−Ｄ変換器
４ コンピュータ
５ メモリー
６ 電子回路
７ 読み出し装置
８ Ａ−Ｄ変換器
９ シグナルプロセサー
１０ メモリーデバイス
１１ コンピュータ
１２ 電子回路
１３ 読み出し装置
１４ アナログ信号処理ユニット
１５ メモリーデバイス
１６ Ｄ−Ａ変換器
１７ Ａ−Ｄ変換器
１８ コンピュータ
１９ 制御エレクトロニクス
1 Reading device
2 Output terminal
3 A-D converter
4 Computer
5 memory
6 Electronic circuit
7 Reading device
8 A-D converter
9 Signal processor
10 Memory device
11 Computer
12 Electronic circuit
13 Reading device
14 Analog signal processing unit
15 Memory device
16 DA converter
17 A-D converter
18 computer
19 Control electronics
Claims (1)
−放射検出器により前記対象の放射画像を検出するための、そして前記放射画像の画素値の電気信号表現を発生するための画像取得手段と、
−平面場露光に供された放射検出器で記憶された放射画像の読み出しにより得られた修正値のマトリックスを記憶するためのメモリー手段と、
−第１及び第２入力を有するハードウエア信号処理ユニットとを具備しており、
−前記第１入力は、対象の前記放射画像の個別画素値の該電気信号表現を,前記電気信号表現の発生に直ちに続いて、連続して受信するために前記画像取得手段に接続されており、そして
−前記第２入力は、メモリーデバイスから検索された対応する修正値を同時に受信するために該メモリーデバイスに接続されており、
−前記ハードウエア信号処理ユニットは前記第１入力で受信した画素値を該放射画像の個別の画素値づつの読み出しと同時に前記第２入力で受信した対応する修正値により修正することを特徴とする装置。 In a device for generating a radiation image of an object,
Image acquisition means for detecting a radiation image of the object by a radiation detector and for generating an electrical signal representation of pixel values of the radiation image;
A memory means for storing a matrix of correction values obtained by reading out a radiation image stored in a radiation detector subjected to a planar field exposure;
A hardware signal processing unit having first and second inputs;
-The first input is connected to the image acquisition means for receiving the electrical signal representation of the individual pixel values of the radiation image of interest immediately following the generation of the electrical signal representation, in succession; And-the second input is connected to the memory device for simultaneously receiving corresponding correction values retrieved from the memory device;
The hardware signal processing unit corrects the pixel value received at the first input with the corresponding correction value received at the second input simultaneously with the reading of each individual pixel value of the radiation image; apparatus.
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